KR970000072B1 - 비디오 카메라의 마이크로폰 신호 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

비디오 카메라의 마이크로폰 신호 회로

제1도는 본 발명에 따른 마이크로폰 신호 회로의 기본 원리를 도시한 블록도.

제2도는 마이크로폰의 윈드 커팅 사운드 스펙트럼의 1예를 도시한 도면.

제3도는 본 발명에 따른 마이크로폰 신호 회로의 하나의 실시예의 회로도.

제4도는 본 발명에 따른 마이크로폰 신호 회로의 다른 실시예의 회로도.

제5도는 본 발명에 따른 마이크로폰 신호 회로의 또 다른 실시예의 회로도.

제6도는 제5도에 도시한 회로의 고주파 대역에서의 등가 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로폰 2 : 가변 이득 증폭기

3 : 하이 패스 필터 4 : 로우 패스 필터

5 : LF레벨 검출 회로 6 : ALC회로

7 : 귀환 회로

본 발명은 비디오 카메라에 마련된 마이크로폰에서 입력된 신호를 처리하는 회로에 관한 것이다.

비디오 카메라의 실외 촬영시에는 마이크로폰의 윈드 커팅 사운드(wind cutting sound)가 심각한 문제로 되므로, 다음과 같이 여러 가지 대책이 실행된다.

예를 들면, 일본 실용신안공개공보 1987-121896호에는 250-350Hz 이하의 저주파 성분을 차단하는 필터를 마이크로폰 출력 회로에 선택적으로 설치하여 비디오 카메라의 윈드 커팅 사운드를 차단하는 것이 기재되어 있다.

또한, 일본 특허 공개공보 1988-309097호에는 비디오 카메라의 마이크로폰 출력의 저주파 성분 강도와 모든 대역 성분 강도를 분리 검출하고 양자의 강도를 비교하여, 마이크로폰 출력이 윈드 커팅 사운드로 판정될 때, 저주파 성분을 차단하는 것이 기재되어 있다.

또한, 일본 특허 공개공보 1990-114708호에는 오토바이의 헬멧에 장착되는 마이크로폰 장치로서, 골전도를 사용하는 제1의 마이크로폰과 마우스용 제2의 마이크로폰이 장착되고, 제2의 마이크로폰의 출력에서 얻은 윈드 커팅 사운드 레벨 신호, 엔진 회전 속도/차속 신호등에서 주위 상황을 검출하고, 제1 또는 제2의 마이크로폰의 출력 또는 주파수 특성을 제어하는 마이크로폰 장치가 기재되어 있다.

또한, 일본 특허 공개공보 1990-174311호에는 사운드 집중 마이크로폰에 부가하여, 윈드 커팅 사운드 검출 마이크로폰을 마련하고, 윈드 커팅 사운드 레벨이 소정의 레벨을 초과할 때, 사운드 집중 마이크로폰에 하이 패스 필터를 삽입하는 비디오 카메라가 기재되어 있다.

또한, 일본 특허 공개공보 1990-214400호에는 비디오 카메라의 마이크로폰 출력이 로우 패스 필터 및 하이 패스 필터에서 분리되고, 로우 패스 필터의 출력 레벨에 따라, 출력 레벨이 자동적으로 제어되어 하이 패스 필터의 출력에 가산되는 것이 기재되어 있다.

또한, 일본 특허 공개공보 1991-46897호에는 마이크로폰의 출력측에 장착된 하이 패스 필터의 차단 주파수가 윈드 노이즈 레벨에 따라 제어되는 것이 기재되어 있다.

또한, 일본 실용신안 공개공보 1991-66295호에는 각 마이크로폰의 로우 패스 필터의 출력 성분이 우측 및 좌측용 마이크로폰의 각각의 출력에서 감산되는 것이 기재되어 있다.

상술한 종래 기술에서는 마이크로폰의 윈드 커팅 사운드 성분을 필요에 따라 제거할 수 있지만, 상기 제거에 의해 저주파 성분만이 제거되므로, 음질이 저하한다는 문제가 있다.

또한, 윈드 커팅 사운드 제거에 필요한 가변 하이 패스 필터에 비교적 큰 용량의 커패시터를 사용하므로, 필터 회로의 크기가 크게 되고, 특히 소형화 및 경량화 정도에 따라 시장 가격이 매겨지는 비디오 카메라에 있어서, 상술한 하이 패스 필터 회로의 체적은 심각한 문제로 된다.

또한, 마이크로폰 회로의 출력 변동을 억제하기 위해 통상 마련되는 ALC (Automatic Level Control) 회로가 큰 에너지 레벨을 갖는 윈드 커팅 사운드 성분에 의해 오동작하고, 바람이 강할 때, 음성 음량이 저하한다는 다른 문제도 있다.

본 발명의 목적은 마이크로폰의 윈드 커팅 사운드를 방지하여 양질의 사우드를 기록하는 비디오 카메라를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 마이크로폰 신호 회로의 크기를 소형화하여 소형이고 경량인 비디오 카메라를 제공하는 것이다.

본 발명에서는 마이크로폰 신호의 저주파 성분의 레벨을 검출하여 하이 패스 필터의 저역 차단 주파수 및 로우 패스 필터의 고역 차단 주파수를 제어한다.

윈드 커팅 사운드기 크게됨에 따라 마이크로폰 신호의 저주파 성분도 크게 된다. 하이 패스 필터는 저주파 성분 신호의 레벨이 클 때, 저역 차단 주파수가 높게 되고, 그 레벨이 낮을 때, 저역 차단 주파수가 낮게 되도록 제어된다. 한편, 로우 패스 필터는 마이크로폰 신호의 저주파 성분이 레벨이 클 때, 고역 차단 주파수가 낮게 되고, 그 레벨이 낮을 때, 고역 차단 주파수가 높게 되도록 제어된다.

따라서, 윈드 커팅 사운드(저주파 성분)의 차단과 함께, 고주파 성분도 밸런스 좋게 차단시킬 수 있다.

제2도는 마이크로폰이 초속 약 2m의 바람에 노출될때의 마이크로폰 출력 신호의 주파수 스펙트럼의 1예를 도시한 것이다. 도면에서, 윈드 커팅 사운드 성분은 약 400Hz까지 연장하고, 특히 50Hz 이하의 대역에 집중되어 있는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 마이크로폰의 윈드 커팅 사운드 성분을 약 50∼400Hz의 차단 주파수를 갖는 하이 패스 필터를 사용하여 제거한다.

또한, 윈드 커팅 사운드(저주파 성분)만을 제거한다면, 고주파 성분이 상대적으로 강조되어 음질이 이상해지므로, 저주파 차단과 함께 고주파 성분도 밸런스 좋게 차단시킨다.

제1도는 본 발명의 원리를 도시한 블록도이다.

마이크로폰(1)의 출력 신호 V₁은 가변 이득 증폭기(2)에 의해 증폭되고 HPF(high pass filter)(3) 및 LPF(low pass filter)(4)를 거쳐 출력된다. HPF(3)을 마련한 것이 본 발명의 하나의 특징이다.

한편, 마이크로폰 신호 V₁의 윈드 커팅 사운드 성분인 저주파 성분(LF성분)은 LF 레벨 검출 회로(5)에 의해 검출되고 DC 신호 V₁₁,V₁₂로 전환되어 HPF(3) 및 LPF(4)에 각각 인가된다.

신호 V₁₁및 V₁₂에 따라 HPF(3) 및 LPF(4)는 각각의 차단 주파수를 변화시킨다. 예를 들어 윈드 커팅 사운드가 크면, DC 신호 V₁₁이 증가하고, 제어는 HPF(3)의 차단 주파수가 높게 되고 LPF(4)의 차단 주파수가 낮게 되도록 실행된다. 반대로, 윈드 커팅 사운드가 작으면, DC 신호 V₁₁이 작게 되고, 이것에 따라, HPF(3)의 차단 주파수는 낮게 되고, LPF(4)의 차단 주파수는 크게 되며, 출력 신호 V2의 대력폭은 늘어난다.

ALC 회로(6)은 출력 신호 V₂의 레벨을 검출하여 증폭기(2)의 이득을 제어한다. 출력 신호 는 윈드 커팅 성분을 포함하지 않으므로, ALC 회로(6)은 윈드 커팅 사운드에 의해 오동작하지 않는다.

비디오 카메라의 조작자가 바람의 상태를 참작하여, HPF(3) 및 LPF(4)의 차단 주파수를 수동 조작으로 제어하여도 좋은 것은 물론이다.

공지인 바와 같이, 소형화 및 경량화는 비디오 카메라에 있어서 매우 중요하므로, 윈드 커팅 사운드 제거회로는 가능한한 작게 하여야 한다. 특히, HPF(3) 및 LPF(4)에 사용되는 커패시터는 IC에 의해 구성되기 어려우므로, 다른 부품에 비해 크기가 크므로, 커패시터의 용량을 작게할 수 있고 또 그들의 수도 저감할 수 있는 회로가 바람직하다.

제3도는 커패시터를 저용량화 소수화할 수 있는 본 발명의 하나의 실시예의 회로도이다.

제3도에서, HPF(3)은 커패시터 C₁및 가변 저항 R_V로 구성되어 증폭기(2)의 입력측으로 옮겨져 있다. 입력 신호 V₁의 고주파 성분이 가변 저항 RV의 단에서 나타나므로, 증폭기(2)는 이것을 증폭한다. 또한, 입력 신호 V₁의 저주파 성분은 커패시터 C1의 단에서 나타나므로, LF 레벨 검출 회로(5)는 이것을 적당히 증폭, 검출, 평활하고, 얻어진 DC 신호 V₁₁은 가변 저항 R_V에 인가되고 DC 신호 V₁₂는 LPF(4)에 인가된다.

LF 레벨 검출 회로(5)는 입력 신호 V₁에서 저주파 성분을 추출하기 위해 항상 LPF 회로가 필요하지만, 이 LPF 회로는 커패시터 C₁단의 전압을 사용하는 것에 의해 생략되어도 좋다.

또한, 가변 저항 R_V의 저항값은 DC 신호 V₁₁의 양에 반비례하여 가변된다. 즉, 윈드 커팅 사운드가 클 때는 가변 저항 R_V의 저항값이 작게 되므로, HPF(3)의 차단 주파수가 높게 되고 성분의 제거비가 상승하도록 동작이 실행된다.

또한, DC 신호 V₁₁에 의해 제어되는 가변 저항 R_V에는 항상 바이폴라 트랜지스터, FET(전계효과 트랜지스터) 등이 사용된다. 공지인 바와 같이, 이들 트랜지스터의 가변 저항 특성은 비선형성을 가지므로, 인가된 신호의 전압 레벨이 높으면, 왜곡이 급속히 증가한다.

커패시터 C₁및 가변 저항 R_V로 구성된 HPF(3)을 마이크로폰측에 삽입하고, 인가된 신호의 전압 레벨이 약 수십mV 정도로 낮으므로 비선형성에 의한 왜곡을 출분히 무시할 수 있을 정도로 낮게 할 수 있다.

또한 가변 저항 R_V의 저항값의 범위는 고저항측으로 설정되므로, 커패시터 C₁을 저용량화할 수 있다.

제4도는 제3도의 가변 저항 RV를 다른 방법으로 실현하는 본 발명의 다른 실시예의 회로도이다.

제4도에서, 저항 R₁의 저항값은 일정하다. 또한, 저항 R₁의 하부쪽에, 증폭기(2)의 출력이 부귀환된다. 피드백 회로(7)의 전달 함수를 B, 증폭기(2)의 이득을 A로 한다. 증폭기(2)의 입력 전압이 V₃이고 그의 출력이 V₄이면,

V₄=(V₃-B·V₄)·A

이므로,

V₄/V₃=A/(1+A·B) (1)

이다. 루프 이득A·B가 1에 비해 충분히 크다면,

V₄/V₃≒1/B (2)

로 된다. 따라서, 귀환 회로의 전달 함수 B가 일정하게 유지되므로, V3에서 V4까지의 이득을 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 저항 R₁단에서의 전압은 (V₃-B·V₄)이므로, 이것을 식(1)에 대입하면,

V₃-B·V₄=V₃·1-A·B/(1+AB)

=V₃·1/(1+AB)

이다. 루프 이득A·B가 1에 비해 충분히 크다면,

V₃-B·V₄≒V₃/A·B

이다. 즉, 저항 R₁단에서의 전압이 부귀환에 의해 1/A·B로 감소되므로, V₃에서 본 저항값은 A·B·R₁로 증가된다.

또한, 증폭기(2)의 이득 A를 가변하여 저항값을 변경할 수 있다. 따라서, 제3도와 마찬가지의 가변 필터 회로를 커패시터 C₁및 저항 A·B·R₁로 구성할 수 있고, 또 루프 이득 A·B가 크게 설정되므로,저항 A·B·R₁의 값을 크게할 수 있고, 커패시터 C1의 용량값을 저감할 수 있으므로, 필터 회로를 소형화할 수 있다.

증폭기(2)의 이득 A는 DC신호 V₁₁의 양에 비례하여 변하고, 윈드 커팅 사운드가 클 때, HPF(3)의 차단 주파수는 크게 된다.

또한, 저항 R₁은 비선형성을 갖지 않으므로, 신호 전압 V₃의 레벨에 관계없이 왜곡이 발생하지 않는다.

제5도는 제4도의 LPF(4)의 기능이 커패시터 C₁및 가변 저항 R₁을 포함하는 HPF(3)에 구비되어 회로 구조가 더욱 소형화된 본 발명의 또 다른 실시예의 회로도이다.

제5도에서는 마이크로폰 회로의 HPF(3)의 차단 주파수와 LPF(4)의 차단 주파수가 통상 서로 충분히 분리되는 것을 이용한다.

즉, 저주파 대역에서, 저항 R₁을 커패시터 C₁의 임피던스에 비해 무시할 수 있고, 또 커패시터 C₂의 임피던스를 저항 R₁에 비해 무시할 수 있으므로, 제4도의 HPF회로와 등가이다.

또한, 고주파 대역에서, 커패시터 C₁의 임피던스를 저항 R₁에 비해 무시할 수 있고, 또 저항 R₁을 커패시터 C₂의 임피던스에 비해 무시할 수 있으므로, 제5도는 제6도와 같이 근사시킬 수 있다.

증폭기(2)의 출력 V₄는 커패시터 C₂의 아래쪽에서 부귀환되므로 증폭기(2)의 입력측에서 본 커패시터 C₂의 용량값은 C₂/A·B로 감소된다.

따라서, 증폭기(2)의 이득 A는 DC신호 V₁₁의 양에 비례하여 변하므로,저항 R2 및 커패시터 C₂를 포함하는 LPF(4)의 차단 주파스를 가변할 수 있다.

예를 들면, 윈드 커팅 사운드가 클 때, DC신호 V₁₁이 증가하여 증폭기(2)의 이득 A가 커지고, 용량값 C₂/AB가 감소하여 LPF(4)의 차단 주파수가 낮아진다. 그후, HPF(3)의 차단 주파수가 높아지므로, 마이크로폰 신호의 통과 대역폭은 양호한 밸런스로 좁아진다. 반대로, 윈드 커팅 사운드가 작을 때, 마이크로폰 신호의 통과 대역폭은 좋은 밸런스로 넓어진다.

제4도 및 제5도의 회로에서는 제1도 및 제2도에 도시한 ALC 회로(6)이 생략되어 있다. 제4도 및 제5도의 회로 이득은 상술한 바와 같이 귀환 회로(7)의 전달 함수 B에 의해 결정된다. 따라서, ALC회로(6)의 출력에 의해 값 B를 제어한다면, ALC 동작을 얻을 수 있다.

한편, 필터의 차단 주파수는 루프 이득 A·B에 의해 결정되므로, ALC 회로는 차단 주파수의 변동을 수반한다.

즉, 신호 레벨이 상승하여 ALC 회로(6)의 출력이 증가한다면, 필터 회로의 통과 대역폭이 증가되도록 동작이 실행된다. 윈드 커팅 사운드에 의해 그러한 신호 레벨의 상승이 발생할 때, ALC동작은 유리하다.

신호 레벨의 상승이 기록될 음성 신호의 증가에 기인한다면, 통과 대역폭이 고핏치 톤에 대응하여 좁아지므로, 부적절하다. 그러나 그러한 부적절함이 어느 정도 허용될 때, ALC 회로(6)의 출려겡 의해 귀환 회로(7)의 전달 함수 B를 제어하는 방법을 사용하는 것에 의해, 회로의 소형화라는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 각 회로에서, 기록될 음성 신호의 주파수 성분 및 윈드 커팅 사운드 신호가 구분되지 않으므로, 음성 신호의 저주파 성분을 무풍 상태로 억제할 수 있다. 대부분의 경우, 그러한 저주파 성분은 거의 없으므로, 실용적인 폐해는 상당히 없다.

그러나, 생략없이 음성 신호의 저주파 성분을 기록하기 위해, HPF 회로 및 LPF 회로의 차단 주파수 제어를 정지하고, 이들 회로의 차단 주파수를 소정의 값으로 고정하여야 한다. 따라서, 본 발명에서는 예를 들면 마이크로컴퓨터에서의 코멘드에 따라, LF레벨 검출 회로의 출력을 소정의 값으로 고정한다.

본 발명에 따르면, 마이크로폰의 윈드 커팅 사운드 성분이 하이 패스 필터에 의해 제거됨과 동시에 마이크로폰 신호의 고주파 성분이 로우 패스 필터에 의해 양호한 밸런스로 제거되므로, 실용상의 관점에서, 사운드 기록을 좋은 음질로 항상 실행할 수 있다.

또한, 하이 패스 필터에 사용될 저항이 부귀환 기술에 의해 큰 비저항으로 되고 그 값이 제어되므로, 필터 회로의 커패시터를 저용량화 및 소형화 할수 있다. 부귀환 기술과 마찬가지로, 로우 패스 필터의 커패시터를 저용량화 소형화할 수 있고 용량값은 제어할 수 있다.

필터 회로의 커패시트는 상술한 바와 같이 저용량화되므로, 비디오 카메라의 윈드 커팅 사운드 제거 회로, 음량 자동 조정 회로등을 소형화할 수 있다.

또한, 마이크로폰 회로의 출력 변동을 억제하는 ALC회로의 기능을 필터 회로를 사용하여 실행할 수도 있으므로, 비디오 카메라의 음성 회로를 더욱 소형화할 수 있다.

Claims (10)

1. 비디오 카메라의 마이크로폰 신호 회로에 있어서, 마이크로폰 신호를 입력하여 상기 마이크로폰 신호를 증폭하는 가변 이득 증폭기, 상기 가변 이득 증폭기에 접속되고 상기 마이크로폰 신호를 입력하여 상기 마이크로폰 신호의 저주파 성분을 차단하는 하이 패스 필터, 상기 하이 패스 필터에 접속되고 상기 하이패스 필터의 출력에서 상기 마이크로폰 신호의 고주파 성분을 차단하는 로우 패스 필터, 상기 마이크로폰 신호를 입력하여 상기 마이크로폰 신호의 저주파 성분의 레벨을 검출하고 상기 하이 패스 필터 및 로우 패스 필터에 접속되어 상기 로우 패스 필터의 출력신호에 따라서 상기 증폭기의 이득을 제어하는 자동 볼륨 제어회로를 포함하는 마이크로폰 신호 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 (가) 마이크로폰 신호의 저주파 성분의 레벨이 클 때에는 상기 로우패스 필터의 저역 차단 주파수를 높이고 상기 로우 패스 필터의 고역 차단 주파수를 낮추며, (나) 상기 마이크로폰 신호의 저주파 성분의 레벨이 작을 때에는 상기 하이 패스 필터의 저역 차단 주파수를 낮추고 상기 로우 패스 필터의 고역 차단 주파수를 높이는 마이크로폰 신호 회로.
3. 비디오 카메라의 마이크로폰 신호 회로에 있어서, 커패시터와 가변 저항의 직렬회로로 구성되어 상기 가변 저항과 커패시터의 접속점 쪽에서 출력신호를 출력하고,상기 커패시터의 다른쪽 끝에서 마리크로폰 신호를 입력하는 하이 패스 필터와 그의 한쪽의 입력단이 상기 커패시터에 접속되고 그의 출력신호에 의해 상기 가변 저항의 저항값을 제어하는 저주파 성분 레벨 검출 회로를 포함하는 마이크로폰 신호 회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 저주파 성분 레벨 검출 회로는 검출된 전압의 레벨이 클 때, 상기 가변 저항의 저항값이 작게 되고, 검출된 전압의 레벨이 작을 때에는 저항값이 커지도록, 제어를 실행하는 마이크로폰 신호 회로.
5. 제3항에 있어서, 상기 가면 저항으로는 바이폴라 트랜지스터 또는 전계효과 트랜지스터(FET)를 사용하는 마이크로폰 신호 회로.
6. 제3항에 있어서, 상기 하이 패스 필터의 출력신호 증폭하는 가변 이득 증폭기, 상기 가변 이득 중폭기의 출력측에 접속된 로우 패스 필터 및 상기 가변 이득 증폭기의 이득을 제어하는 자동 이득 제어회로를 더 포함하는 마이크로폰 신호 회로.
7. 비디오 카메라의 마이크로폰 신호 회로에 있어서, 제1의 커패시터와 제1의 저항의 직력회로로 구성되어, 제1의 커패시터의 한쪽 끝에서 마이크로폰 신호를 입력하는 하이 패스 필터, 상기 제1의 저항의 양단의 전압을 검출하여 증폭하는 가변 이득 증폭기, 소정의 전달 함수로 제1의 저항에 상기 가변 이득 증폭기의 출력신호의 부귀환을 실행하는 귀환회로와 상기 제1의 커패시터의 양단의 전압을 검출하고, 검출된 전압의 레벨에 따라 상기 가변 이득 증폭기의 이득을 제어하는 저주파 성분 레벨 검출 회로를 포함하는 마이크로폰 신호 회로.
8. 제7항에 있어서, 상기 저주파 성분 레벨 검출 회로는 검출된 전압의 레벨이 클 때 상기 가변 저항의 이득이 커지고, 검출된 전압의 레벨이 작을 때에는 상기 이득이 작아지도록 제어를 실행하는 마이크로폰 신호 회로.
9. 제7항에 있어서, 상기 가변 이득 증폭기의 출력측에 접속된 로우 패스 필터를 더 포함하는 마이크로폰 신호 회로.
10. 제7항에 있어서, 상기 제1의 커패시터의 입력측에 접속된 제2의 저항과 상기 제1의 저항에 병렬고 접속된 상기 제1의 커패시터에 병렬로 접속된 제2의 커패시터를 더 포함하는 마이크로폰 신호 회로.